JPS61207103A - 磁気浮上車の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念による磁気浮
上車の調整方法に関する。

磁気浮上車は開発以来低速の際又は磁気浮上車の停止状
態では全システム走行路磁気浮上車は動力学的不安定性
の傾向を伴う。不安定性は寸法が小さくかつ比較的小さ
い減衰のモード走行路固有形材が存在する場合、即ち生
一杯の比較的弾性的な走行路で生ずる。大きな走行路質
量を有する比較的剛固な走行路でさえ、二、三の走行路
固有形ではシステム全体が安定限界にありうることが確
認された。そのような動力学的不安定性によってシステ
ム走行路車輌が鳴シ出すことがあり得る、このことは磁
気浮上車の強い揺れ運動及び極端な場合には磁気浮上車
又はその部分の損傷に通じつるものである。

コスト的理由から走行路質量の小さい走行路のみが、即
ち弾性的走行路のみが実用されている。このような走行
路は実質上静的な運行負荷のみを吸収しかつ動的「追加
負荷」については僅かな吸収しかしない。従って前述の
不安定性を高い走行質量の剛固な走行路を設置すること
によって解消することは経済的に不可能である。

ム システ夛走行路車の動的不安定性の問題の解決は磁気浮
上車の側でのみ、特にその「調整機能」によって求めら
れることができる。

従来のシステムは不安定性の問題の普遍的な解決を含ん
でいない。従来の研究システムの限られた条件には充分
である妥−は経験的な基礎の上に求められた。しかしこ
の妥協的解決は二、三のシステムにしか通用しない。従
ってこの妥励的解決は、多くの型の車輌に通じ、かつ同
時に必要な安全要求を保持するという使用目的には通じ
得ないものである。

ここで述べる方法のために、磁気浮上車は従属的でない
自律的及び分散した磁気車輪によって支持されかつ案内
され、その際各磁気車輪はプロセッサ、センサ、ａｌＪ
整部材等を備えた固有の調整装置を有することから出発
する。更に走行路固有形材に作用する磁気車輪の数は一
般に３〜４個よりも多いことから出発する。磁気浮上車
のためのこの種の調！１１装置は例えば出願人の西独−
特許公開公報＆　１１７．９７１号から公知である。

本発明は磁気浮上車のだめの、１４整を現ｇＬＪ）走行
路と関連した全ての不安定性特に小さい走行路質量を有
する走行路の場合の前記動的不安定性が貯容できる程に
１避されるように改良することを課題の基礎とする。

この課題は本発明によれば特許請求の範囲第１項の特徴
部に記載された特長によって解決される。

それに１って静的方法による各個別磁気ｒＪ４整装置の
ｖＩ４整信号又は調整信号の部分は各個別磁気ｌＩＩ！
Ｉｌ装置が最終的に各個の調整装置によって不均等に反
作用され、従って走行路固有形材の幾何学的形状によっ
て制約された。磁気車輪の従来の分散した調整装置の反
作用における同期が排除されるという形で無効化される
。この推計学的無効化のために、一連の方法、例えば−
センチによって供給される信号の追加的な推計学的な合
成又はノイズとセンサ信号の追加的合成、 一調整電圧又は調整電圧の１部分への推計学的信号の追
加的及び又は掛算による付加 −調整パラメータの推計学的変更、 −これらの措置の組合せ。

推計学的無効化は停止状態において又は磁気浮上車のゆ
るやかな走行でのみ実施されることができる。このため
に例えば磁気車輪は磁気浮上車の走行速度に相応する信
号を供給する装置を有する。この信号によって個別磁気
調！ｆ装置は切換えられ、即ち速度ゼロ及び時速略６０
Ｔｉまでの低速のための「レベル調整装置」状態から「
走行調整装置」の状態に切換えられる。

本発明は［レベル調整４！ＩｔＪ伏態にのみ利用される
。走行調整装置による走行状態において、不安定性の問
題は実際上無関係である。そのわけはシステム走行路車
輌の鳴り出す時間は個々の走行路固有形材上での車輌の
滞留時間に比して大きいからであ、る。「レベル調整装
置」のためにシステム磁気走行路の極端に良好な連続挙
動を図る必要はない。このことはレベル調整装置の動的
特性の確定に大きな自由度を与える。

動的特性は前記不安定の問題を解決するために利用され
ることができる。

例えば各磁気車輪のための磁気浮上車が混合分枝Ｕ二、
　Ｕ、ｉ、　、　Ｕ８を備えた公知の標準支持円調整５
＆置及びパルス巾制御される孫束調整部材を有すると仮
定する。センサ１６号として、即ち測定値として、磁石
とレール及び磁気加速とが存在することが前提である。

この仮定は限定された意味を有さない。本発明は他のＳ
差装置、他のセンチ信号例えば空咳の外に磁束又は磁力
線及び他の磁力調整部材に使用可能である。

特に、本発明が使用される調整装置の基本モデルとして
直列に接続されたリード・フィルタを備えた標準支持円
調整装置（Ｅ１ｔａｎ４ａｒｄ　−Ｅｉｔｕｔｓｉｋｒ
ｅｉａｒｅｇｌｅｒ　）を使用することが有望であると
思われる。そのわけは微分（ｖｏｒｈａｌｔ　）が適合
している場合高周波数の走行路固有形材が問題として残
シ、そしてこれに関して本発明が特別有利かつ容易に実
現可能であるからである。

中でもこの微分は推計学的付加ｖｃｆと類似の方法で高
速で小さくなるからである。

従来の磁気浮上車では、例えば支持方向３２における走
行路の２５メートルのレール上に磁気車輪が作用する。

公知の個別磁気調！！装置の使用の場合、これらの個別
磁気車輪全体が同様に同−入力信号に応答する。しかし
共通に伝送Ｉｊｆ能な入力信号では走行路の振動の際に
レールの運動がありうる。個別磁気ａｌｌ整装置が不安
定全作用する位相で所定のレール固有形材に応答すると
、全ての調整装置、即ちシステム走行路磁気浮上車が％
９出す（それから動的全システムを安定化するためには
比較的小さいモードレール固有形材減衰部は明らかに小
さすざる）。

本発明による調整装ｖｉｔｌぎ号の推計学的処理によっ
て個々の、、１４整装置は全く同一にはレール運動に応
答せず、ある程度調整装置電圧振巾に依存して同期せず
に応答する。個別磁気、１４！！装置は原則として全て
の調整装置に対して集中的に同期運動するシステムにも
拘らず外方へ又は集中システム走行路又は走行路固有形
材に作用しない。

多数の磁気車輪を介して、個々のｆＡ１ｉ信号の本発明
による静的変形によって走行路レールに対する全ての個
別マグネットの全ｇ！Ｉ刀の振巾−周波数特性が位相−
周波数特性とは無関係に変えられる。位相周波ａ特性に
対する振巾周波数特性のかかる無関係の変化は本発明に
よる調整信号又は部分１百号を推計学的に処理する複数
の調整装置で可能くされる。

本発明の説明のために冒頭に述べた形式の従来の支持円
調整装置を基礎におく。その調整装置電圧Ｕｌは連続的
に合成される。

ＵＲ＝叫＋Ｔ］ｉ１＋Ｕａ＋［Ｔ、「ｓ　　　　　　（
１）調整電圧は一１０Ｖと＋ｉｏｖとの間で変化し、２
は磁気加速度、Ｓ及びｉは空隙又はその時間的な変化で
ある。

調整装置電圧ＵＲは本発明によれば次のように形成され
る。

Ｔ７Ｈ＝ＵＢ　＋ｔＴ、　＋ＵＪ”、　　　　　　　　
（２）この式はＵ８ｔが静的又は推計学的信号であり、
この信号は総和信号 Ｕｓｕ　：　Ｕｊ　＋　Ｕｚ　　　　　　　　　　　　
（５）から次の方法で形成される。

−ＩＱＶ〜＋１０Ｖの全電圧範囲は次の制限範囲、例え
ば１０個の範囲に分割される。

範囲一５；　　　−１０Ｖ〜−７，５ｖｎ　　　−４；
　　　　−７，５Ｖ　〜　−４ｖ〃　・−３；−４Ｖ　
〜　−２Ｖ ｌＦ−２：　　　　　−２Ｖ　〜　−１ｖ範囲−１ニー
、−ＩＶ〜Ｏｖ 〃　　　１；　　　　　ＯＶ〜１　ｖ ｔｔ２　　；　　　　１ｖ〜２　■ 〃　　　シ　；　　　　２　ｖ〜４　ｖｐ　　　　４；
　　　　　４Ｖ〜７．５ｖｔｔ　　　　５；　　　　７
．５Ｖ〜１０Ｖ静的信号［Ｔｓｔの形成のための次の考
察は正の総和信号についてのみ実施される。しかしこの
考察は負の総和信号にも適用する。

相前後する短い時点で、数ミリセカンド又はその何分の
１かの間隔で周期的に総和電圧Ｕ８ｕが形成され又はチ
ェックされる。総和信号の個別信号０品とＵ；は調整装
置に存在する。各々形成され又はチェックされる総和信
号から静的信号［ｒｓｔが形成されかつ次の総和信号が
形成され又はチェックされるまで保持される。この新し
い総和信号から新しい信号ＴＴｓｔが形成され、かつ再
び保持される。この信号は個別磁気調整装置において他
の個別磁気調整装置とは無関係に得られる。各範囲にお
ける総和信号の割合が検出され、かつ個々の範囲に対し
て相異なる値をとる推計学的要因Ｐによって掛算される
。従って全ての範囲の「静的に重みをつけられた一１信
号部分は静的信号Ｌｉ５ｔに加えられ、かつ調整装置総
和電圧安定部において使用されかつ処理される。

総和信号Ｕｓｕは例えば範囲４の範囲内にあり、従って
４ｖと７．５Ｖとの間にある。Ｏｖと４ｖとの間の範囲
１．２及び３の総和信号の部分はこの範囲を完全にカバ
ーし、従って各上限及び下限の差によって範囲が形成さ
れることができる。静的信号ｔＴｓｔは次のように記載
されることができる。

Ｕｓｔ＝（１−０）・Ｐ（範囲１） ＋（２−１）・Ｐ（範囲２） ＋（４−２）・Ｐ（範囲３） ＋（Ｘ−４）・Ｐ（範囲４）　　　　　（４）推計学的
ファクタＰ（範囲１）はこの範囲に対して上方及び下方
の確定した限界値ＩＬ１．１１又はａｌ、０の間の等分
割、例えば０と２の間の等分割から定まる数とする。

推計学的ファクタＰ（範囲２）は同様にａ２．ｑと５Ｌ
２　、Ｏとの間、例えば−０，５と１．５の間の等分割
から定まる数とする。

推計学的ファクタＰ（範囲３）はｔＬ５．ｕとａｉｌ、
。

例えば０．６７と１．３３との間の等分割から定まる数
とする。

推計学的範囲Ｐ（範囲４）はａ４．ｕとＩ！ＬＡ、０例
えば−０，８と１．２との間の等分割から定まる数とす
る。

理解をよくするために推計学的範囲Ｐ（範囲５）が記載
され、これは同様にａ５．ｕとａ５．（１例えば−１と
＋１との間の等分割から定まる数とする。

範囲（−１）と（−５）に対して、例えばこれに相応し
た正の範囲と同様な範囲数”−１、Ｏ又はａ−；、。

が確定されることができ、従ってこれらの値ａ１．ｕ又
はａｔ、。が仮定される。上記の範囲数のための限界値
を基礎として、静的信号Ｕ８ｔのための記載の形成原理
から、総和信号Ｕ８ｕが個々の部分に分解されることが
行われ、その際個々の部分は推計学的に決定され、即ち −ＩＶ〜＋１ｖ（範囲一１と範囲＋１）の範囲の電圧は
平均の増巾（＆　ｔ　、ｕ　十ａ　＜、。、Ａ＝　１）
である。

一２Ｖと−Ｉ　Ｖ、（範囲一２）と、１ｖと２ｖ（範囲
２）との間の電圧は平均的増巾略０．５である０ −ＡＶと一２ｖ又は２ｖと４■との間の電圧は平均の増
巾略０．！＋　３である。

−７，５Ｖと一４ｖ又は４ｖと７．５ｖとの間の電圧は
平均の増中略０．２である。

−１０ｖと−７，５■又は７．５ｖと１０Ｖとの間の電
圧は平均の増巾略０である。

比較的小さい増巾は有利である、そのわけは不安定の極
端な場合の作用は当然「無効化−１作用する傾向が少な
ければ少ないだけ良好であるからである。停止及び略６
０　Ｋｍ／　ｈ　ｉでにおいて磁気車輪の積極的な調整
可能性は大抵略２０チ又はそれ以下しか必要とされない
。

それによって個別電圧は記載の式（４）に相応して静的
信号Ｕｓｔに加算される。

記載のパラメータ組合せは当然１例しか示さない。使用
例の最終的解決はシュミレーションに基いて見い出され
なければならない。

特別有利に次の変形ができる。

総和信号Ｕ８ｕは静的信号”ｓｔに処理する前に特性Ｆ
＝（１＋ＰＡ１）ｖ）／（１＋Ｐ／ＧＩＮ　）のバイパ
ス要素に入力され、その際ωＶ＝２πｆｖ、ωＮ＝２π
ｆＮである。周波数ｆｖ、ｆ、ｉは各使用例によって設
定される。磁気浮上車のための実施可能々値として５〜
４０ヘルツの値ｆｖと８０と１６０ヘルツの間の値ｆ、
が与えられる。必要な場合には高い走行速度で全システ
ムのノイズ列を不必要に悪化させないために、略６０Ｋ
ｓｎ／ｋｘよりも大きい速度に対してｆｖ：　ｆ、にさ
れる。

更に推計学的ファクタＰ（範囲１）は総和信号の時間的
変化が正か負かに従って値ＩＬ１　ｏと’ｔｕとの間の
等分割の相異なる限界に亘って走査部材及び保持部材の
有効な遅れが補正される（走査及び保持部材は測定時間
間隔に静的信号−Ｕａｔを保持するために必要とされる
）ように変形される。

静的信号Ｕｓｔの発生のプロセスは各個別磁気調整装置
における各磁気車輪に対して分散され、他の調整装置と
は無関係に実施される。

範囲ファクタＰ、範囲間隔、分割ａ；１、又はａｉｏ、
これらから検出されるべき範囲増巾及び走査間隔のため
の記載の定量的データは勿論使用上最適化されなければ
ならない。

記載の数値は原理の説明にのみ役立つ。

記載の定量的データ及び４ミリセカンドの走査間隔によ
るシュミレーション追求において、次のことが確認され
た、即ち安定化が保証される剛固な走行路での各マグネ
ットの挙動は影響されないこと、 「敏感な」調整装置（運動に関して高いＵｉ値を供給す
る）調整装置では、システムは同様に小さい質量の走行
路で低周波（略１０ヘルツまで）の走行路固有形材の存
在の下に安定していないこと、 従来の形式の「敏感な」調整装置では不安定化につなが
る高周波走行路固有形材で、全システムが推計学的調整
装置プロセスのために、最早励起を供給しないか、全シ
ステムの安定化のためのモード走行路固有減衰が充分で
あるような小さい励起しか供給しないこと、 個別磁気調整装置の推計学的非同期化によって生ずる安
定効果は連続的に使用され、即ち、走行路の低い固有振
動数まで改良が行われること。

全システム磁気浮上車のそれ以上の安定性は推計学的信
号による調整装置信号への合成によって達成可能である
。例えば磁気浮上車の停止時における各磁気車輪のため
に、センサによって測定される空隙についての調整装置
入力信号にノイズ信号が加算されることができる。この
方法で磁気浮上車の磁気車輪はその個別磁気調整装置に
よって全システムにおいて自動的に例えば調整装置及び
摩擦によって存在する非線形特性を介して非同期化され
る。従来の調整方法によってはシステム磁気浮上車走行
路は停止時に不安定となり、その際この不安定性は勿論
既に平均の走行速にでは減少された、そのわけは、速度
の増大に伴って走行路レール上の滞留時間は減少するか
らである。

従来の経験から磁気浮上車の走行によって走行路の分散
した空隙センサによって検出される「障害」が全システ
ムを滞留時間に相応した値よりも著しく安定化するもの
と結論づけられる。

この非同期化は本発明によれば磁気浮上車の停止時の調
整のためにも利用される。

本発明は磁気浮上車の調整、即ち個別の磁気調整装置に
よる調整による有利な分散化を利用したものである、そ
のわけはこれによって誤機能の際に効果が減少されるこ
とができるからである・同時に僅かな集中化、即ち全て
の個別磁気調整装置に作用するシステム障害可能性は本
発明による調整装置信号の推計学的調製によって回避さ
れる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）調整信号に依存して各磁気車輪のための個別磁気
   調整装置により走行路に沿つて支持及び案内マグネット
   によつて案内される、磁気浮上車の調整方法において、 個別磁気調整装置のための調整信号又は調整信号の少な
   くとも部分は停止の間又は磁気浮上車の低速の場合に相
   互に独立に推計学的に無効化されることを特徴とする調
   整方法。
2. （２）使用される調整信号又は部分信号の全運転範囲は
   互に連なる下方範囲に分割され、かつ各調整信号又は部
   分信号のために短い時間間隔で各下方範囲に対して周期
   的に、特定された上方値と下方値との間の乗数が推計学
   的に決定され、乗数は全周期に通用し、そして調整信号
   又は部分信号の下方範囲に位置する部分は各推計学的乗
   数によつて掛算されかつ同時に全周期に通じる推計学的
   調整信号又は部分信号の形成のために加算される、特許
   請求の範囲第１項記載の調整方法。
3. （３）使用される各調整信号または部分信号が推計学的
   信号への処理の前にハイパスフィルタを通して案内され
   、そして下方範囲のための乗数が調整信号又は部分信号
   の時間的変化が正か負かに従つて、各乗数範囲の相異な
   る限界に亘つて、保持された推計学的調整信号又は部分
   信号の遅れが補正される、特許請求の範囲第２項記載の
   調整方法。
4. （４）調整信号として、調整電圧が使用され、空隙変更
   及び又は磁気加速に依存した電圧部分信号が推計学的に
   影響される、特許請求の範囲第１項から第３項までのう
   ちのいずれか１つに記載の調整方法。